Ribotsyymi

Question: Kuka on kehittänyt RNA-maailman?


Ribotsyymit ovat RNA-entsyymejä. Ne ovat RNA-molekyylejä, jotka pystyvät katalysoimaan joitain biokemiallisia reaktioita. Tällöin ribotsyymi tekee mahdolliseksi tai nopeuttaa jonkun tietyn reaktion/reaktioita.
Yleisimmin ribotsyymit katalysoivat fosfaattiryhmien siirtoa.
Ribotsyymien kyky edesauttaa kemiallisia reaktioita riippuu molekyylin muodosta, joka taas riippuu molekyylin emäsjärjestyksestä.
Proteiinisynteesissä peptidisidosten syntymistä katalysoiva ribosomi on tunnetuin esimerkki ribotsyymistä[1], koska ribosomin aktiivinen osa on RNA:ta.  Ribotsyymien arvellaan edeltäneen proteiinipohjaisia entsyymejä RNA-maailma-teoriassa[2]. 
Ribotsyymi
Ribotsyymit ennusti jo Francis Crickin työryhmä vuonna 1967. Ensimmäiset tunnetut ribotsyymit löysivät Thomas Cech ja Sidney Altman 1980-luvulla, ja ensi kertaa sanaa ribotsyymi käytti Kelly Krugerin ryhmä vuonna 1982 Cell-lehdessä.
Jotkut ribotsyymit ovat syntyneet sattumalta, toiset on ainakin osittain suunniteltu. Erään kokeen mukaan joka 1E-14 satunnaisesti syntynyt RNA oli ribotsyymi[3]. Ribotsyymin minimikoko on 30–40 emästä[4], toisten tietojen mukaan 52 emästä[5]. Tyypillisesti ribotsyymit ovat noin 250 emästä pitkiä. Monet tunnetut ribotsyymit pilkkovat RNA:ta. Niin sanottu vasaranpääribotsyymi tyyppiä I halkoo RNA:ta tietyissä kohdin kolmiulotteisen rakenteensa ansiosta. Vasaranpääribotsyymi I:n pituus on tavallisesti 47 nukleotidia, ja emäksistä on oltava oikein 69%.
GlmS on ribotsyymi, joka luo fruktoosi-6-fosfaatista ja glutamiinista glukosamiini-6-fosfaattia. GLmS:n pituus on 186,5 nukleotidia, ja sen emäksistä on oltava noin 60% oikein. 
RNA:ta kopioiva ribotsyymi
R-18 luokan I ligaasi-ribostyymista synnytetty on yli 190 emäksen pituinen ribotsyymi, joka pystyy kopioimaan vuorokauden sisään ennen hajoamistaan 14 emästä, joiden on oltava tietynlaisia. Tällöin R-18 ei ole hyvä ja tehokas yleiskäyttöinen RNA-kopioija, vaikka onkin suhteellisen tarkka. R-18a toimii myös jäässä tosin kuin proteiinientsyymit[6]. Vuonna 2011 aiemmasta R-18:sta satunnaismuuntelulla ja osin myös suunnittelulla kehitetty 199 nukleotidin ribotsyymi tC19Z voi kopioida melko tarkasti 95 RNA-nukletodidia, mutta ei oman pituistaan RNA:ta. tC19Z ei ole niin vaativa kopioitavan 
emäsketjun emäksien suhteen[7].
Ribotsyymien katalyysikohdista



RNA:n suorittama katalyysi vaatii fosforihappoa ja koentsyymiksi metalli-ionin, joka on tavallisesti magnesium, kalsium tai vastaava. Metalli-ioni voi sitoutua esimerkiksi adeniiniin tai guaniiniin.
Yleensä katalyysi tarvitsee magnesiumia, kalsium käy magnesiumin paikalle, mutta reaktiot hidastuvat silloin huomattavasti[8].
Kerälle taipuneissa RNA-ketjuissa on paikkoja metalli-ionien sitoutumista varten.
Metalli-ioni voi sitoutua kaksiketjuisen RNA:n/DNA:n-pareihin A-T, G-C, A-T(U) tai kolmikkoon G-G-C sekä nelikkoon G-G-G-G. Nämä emäkset, esim A-T ovat RNA/DNA-ketjun/ketjujen eri paikoissa olevia nukleotideja[9].
Toimiakseen ribotsyymi vaatii monia emäksiä.
Eräässä ribotsyymissä, ryhmän I intronissa on oltava kolme emästä eri puolilla ketjua, A, U, G, ja magnesiumia sitova kohta. Tetrahymenan intronin suorittama transeesterikaatio vaatii sarjan GGAGGG, joka on vastakkain sarjan UCUCCC kanssa[10]. U1-G22 sitoo Mg2+:n. Lisäksi on oltava ketju AAAAA. Lisäksi on oltava peräkkäinen AG,eli niin sanottu G-paikka[11].
Eräässä itseään käsittelevässä ribotsyymissä on kaksi aktiivista kohtaa, joista toisen pituus on 4 emästä, toisen 6 emästä. Ribotsyymin reaktiivinen kohta, RNA-halkoja toimii emästen G ja A välissä. Aktiivisten kohtien välissä on 15 emästä, ja toisessa 9 emästä[12].
Katso myös
Ribokytkin
MikroRNA
Lähteet


Luokka:Molekyylibiologia